专栏汇总：Docker 从入门到实践

本章将带领你进入 Docker 的世界。

什么是 Docker？

用它会带来什么样的好处？

好吧，让我们带着问题开始这神奇之旅。

Docker 包括三个基本概念

• 镜像（Image）
• 容器（Container）
• 仓库（Repository）

理解了这三个概念，就理解了 Docker 的整个生命周期。

官方网站上有各种环境下的 安装指南，这里主要介绍下Ubuntu和CentOS系列的安装。

在之前的介绍中，我们知道镜像是 Docker 的三大组件之一。

Docker 运行容器前需要本地存在对应的镜像，如果镜像不存在本地，Docker 会从镜像仓库下载（默认是 Docker Hub 公共注册服务器中的仓库）。

本章将介绍更多关于镜像的内容，包括：

• 从仓库获取镜像；
• 管理本地主机上的镜像；
• 介绍镜像实现的基本原理。

容器是 Docker 又一核心概念。

简单的说，容器是独立运行的一个或一组应用，以及它们的运行态环境。对应的，虚拟机可以理解为模拟运行的一整套操作系统（提供了运行态环境和其他系统环境）和跑在上面的应用。

本章将具体介绍如何来管理一个容器，包括创建、启动和停止等。

仓库（Repository）是集中存放镜像的地方。

一个容易混淆的概念是注册服务器（Registry）。实际上注册服务器是管理仓库的具体服务器，每个服务器上可以有多个仓库，而每个仓库下面有多个镜像。从这方面来说，仓库可以被认为是一个具体的项目或目录。例如对于仓库地址 dl.dockerpool.com/ubuntu 来说，dl.dockerpool.com 是注册服务器地址，ubuntu 是仓库名。

大部分时候，并不需要严格区分这两者的概念。

这一章介绍如何在 Docker 内部以及容器之间管理数据，在容器中管理数据主要有两种方式：

• 数据卷（Data volumes）
• 数据卷容器（Data volume containers）

本章将介绍 Docker 的一些高级网络配置和选项。

当 Docker 启动时，会自动在主机上创建一个 docker0 虚拟网桥，实际上是 Linux 的一个 bridge，可以理解为一个软件交换机。它会在挂载到它的网口之间进行转发。

同时，Docker 随机分配一个本地未占用的私有网段（在 RFC1918 中定义）中的一个地址给 docker0 接口。比如典型的 172.17.42.1，掩码为 255.255.0.0。此后启动的容器内的网口也会自动分配一个同一网段（172.17.0.0/16）的地址。

当创建一个 Docker 容器的时候，同时会创建了一对 veth pair 接口（当数据包发送到一个接口时，另外一个接口也可以收到相同的数据包）。这对接口一端在容器内，即 eth0；另一端在本地并被挂载到 docker0 网桥，名称以 veth 开头（例如 vethAQI2QT）。通过这种方式，主机可以跟容器通信，容器之间也可以相互通信。Docker 就创建了在主机和所有容器之间一个虚拟共享网络。

介绍一些典型的应用场景和案例。

评估 Docker 的安全性时，主要考虑三个方面:

• 由内核的名字空间和控制组机制提供的容器内在安全
• Docker程序（特别是服务端）本身的抗攻击性
• 内核安全性的加强机制对容器安全性的影响

使用 Dockerfile 可以允许用户创建自定义的镜像。

Docker 底层的核心技术包括 Linux 上的名字空间（Namespaces）、控制组（Control groups）、Union 文件系统（Union file systems）和容器格式（Container format）。

我们知道，传统的虚拟机通过在宿主主机中运行 hypervisor 来模拟一整套完整的硬件环境提供给虚拟机的操作系统。虚拟机系统看到的环境是可限制的，也是彼此隔离的。 这种直接的做法实现了对资源最完整的封装，但很多时候往往意味着系统资源的浪费。 例如，以宿主机和虚拟机系统都为 Linux 系统为例，虚拟机中运行的应用其实可以利用宿主机系统中的运行环境。

我们知道，在操作系统中，包括内核、文件系统、网络、PID、UID、IPC、内存、硬盘、CPU 等等，所有的资源都是应用进程直接共享的。 要想实现虚拟化，除了要实现对内存、CPU、网络IO、硬盘IO、存储空间等的限制外，还要实现文件系统、网络、PID、UID、IPC等等的相互隔离。 前者相对容易实现一些，后者则需要宿主机系统的深入支持。

随着 Linux 系统对于名字空间功能的完善实现，程序员已经可以实现上面的所有需求，让某些进程在彼此隔离的名字空间中运行。大家虽然都共用一个内核和某些运行时环境（例如一些系统命令和系统库），但是彼此却看不到，都以为系统中只有自己的存在。这种机制就是容器（Container），利用名字空间来做权限的隔离控制，利用 cgroups 来做资源分配。

etcd 是 CoreOS 团队发起的一个管理配置信息和服务发现（service discovery）的项目，在这一章里面，我们将介绍该项目的目标，安装和使用，以及实现的技术。

在你的应用里面添加一个 fig.yml 文件，并指定一些简单的内容，执行 fig up 它就能帮你快速建立起一个容器。

Kubernetes 是 Google 团队发起并维护的基于Docker的开源容器集群管理系统，它不仅支持常见的云平台，而且支持内部数据中心。

建于Docker之上的Kubernetes可以构建一个容器的调度服务，其目的是让用户透过Kubernetes集群来进行云端容器集群的管理，而无需用户进行复杂的设置工作。系统会自动选取合适的工作节点来执行具体的容器集群调度处理工作。其核心概念是Container Pod（容器仓）。一个Pod是有一组工作于同一物理工作节点的容器构成的。这些组容器拥有相同的网络命名空间/IP以及存储配额，可以根据实际情况对每一个Pod进行端口映射。此外，Kubernetes工作节点会由主系统进行管理，节点包含了能够运行Docker容器所用到的服务。

本章将分为5节介绍Kubernetes。包括

• 项目简介
• 基本架构和基本概念
• 快速入门
• 实践例子
• 深入分析和高级话题。

本章将介绍常见的一些仓库和镜像的功能，使用方法和生成它们的 Dockerfile 等。包括 Ubuntu、CentOS、MySQL、MongoDB、Redis、Nginx、Wordpress、Node.js 等。